早期屏幕觸控解決方案相當(dāng)多，如電阻式、光學(xué)式、電容式等技術(shù)多元且分歧，雖然在成本上，電阻式觸控屏方案在材料成本表現(xiàn)極具優(yōu)勢(shì)，但卻在透光率、耐用度與需進(jìn)行觸點(diǎn)校準(zhǔn)等使用限制，使得發(fā)展進(jìn)階應(yīng)用時(shí)造成產(chǎn)品設(shè)計(jì)受限；而光學(xué)式的觸點(diǎn)偵測(cè)、多觸點(diǎn)追蹤、系統(tǒng)反饋速度等問(wèn)題，目前僅在中/大尺寸觸控應(yīng)用較具優(yōu)勢(shì)，小尺寸應(yīng)用則受到電容式觸控技術(shù)大幅擠壓。




手機(jī)平板熱賣(mài) 帶動(dòng)電容觸控顯屏應(yīng)用需求

從多年由Apple iOS Device帶動(dòng)電容觸控應(yīng)用熱潮開(kāi)始，讓使用者體驗(yàn)了電容式觸控更好的屏幕顯示效果與相對(duì)更精準(zhǔn)的觸點(diǎn)偵測(cè)精度，尤其是多觸點(diǎn)偵測(cè)、追蹤應(yīng)用支持，還可讓電子產(chǎn)品發(fā)展更多電玩、娛樂(lè)應(yīng)用用途，甚至在系統(tǒng)底層集成的多觸點(diǎn)觸控使用者接口，讓終端產(chǎn)品可創(chuàng)造最佳使用者經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)境界。

但電容觸控架構(gòu)需要在原本的LCD顯示架構(gòu)中，增加偵測(cè)觸點(diǎn)的額外設(shè)計(jì)，為了保護(hù)LCD內(nèi)的精密架構(gòu)，保護(hù)玻璃的強(qiáng)度也必須對(duì)應(yīng)提升，以增加整體LCD顯示模塊的使用強(qiáng)度，甚至改善觸控面本身的觸按應(yīng)用強(qiáng)度，但如此一來(lái)也會(huì)造成電容式觸控初期設(shè)計(jì)在屏幕模塊的制程較繁復(fù)、成本較高問(wèn)題。

此外，終端產(chǎn)品的制作厚度，也會(huì)因?yàn)長(zhǎng)CD觸控屏無(wú)法積極薄化，而使得產(chǎn)品在薄化設(shè)計(jì)趨勢(shì)下無(wú)法達(dá)到有效的改善效益。

產(chǎn)品薄化設(shè)計(jì)需求 推進(jìn)觸控模塊薄化設(shè)計(jì)

為了積極面對(duì)3C與行動(dòng)運(yùn)算裝置對(duì)于觸控顯示屏幕的薄化設(shè)計(jì)需求，尤其是智能型手機(jī)在顯示尺寸已經(jīng)直接挑戰(zhàn)小型平板產(chǎn)品，在觸控顯示面板尺寸增大前提下，又得維持如智能手機(jī)般的極薄產(chǎn)品設(shè)計(jì)，在硬件與料件選用上，PCB、處理器、SoC與電池都有一定程度的薄化設(shè)計(jì)限制，反而是觸控屏幕模塊料件仍有1～2mm的薄化設(shè)計(jì)空間。

實(shí)際上面板廠和保護(hù)玻璃供應(yīng)商，早已搶進(jìn)薄型觸控市場(chǎng)，尤其是現(xiàn)有智能型手機(jī)業(yè)者，積極想在產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)隔設(shè)計(jì)，而薄化的觸控解決方案，正是可讓顯示模塊積極改善料件厚度與實(shí)際觸點(diǎn)偵測(cè)反饋表現(xiàn)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，在觸控顯示模塊的設(shè)計(jì)方案中，業(yè)者除要求保護(hù)玻璃需具一定程度的硬度表現(xiàn)，也須在抗雜訊、提升觸點(diǎn)偵測(cè)精度、料件厚度各方面進(jìn)行最佳化設(shè)計(jì)。目前面板與玻璃制造商，正加緊腳步開(kāi)發(fā)In-cell、On-cell與OGS(One Glass Solution)不同觸控方案的集成觸控式顯示模塊設(shè)計(jì)。

改善保護(hù)玻璃薄度與強(qiáng)度 增加更多薄化優(yōu)勢(shì)

不管是In-cell、On-cell或OGS設(shè)計(jì)方案，其實(shí)都必須在保護(hù)玻璃上具一定程度的強(qiáng)化，因?yàn)橛|控屏幕表面為裝置與人機(jī)接口互動(dòng)最頻繁的區(qū)塊，觸控屏幕不只在中央點(diǎn)或是屏幕四角，都必須維持一定程度的硬度與保護(hù)效果，以達(dá)到保護(hù)內(nèi)部的觸控設(shè)計(jì)與LCD顯示設(shè)計(jì)，復(fù)雜度相當(dāng)高，保護(hù)玻璃的薄化與強(qiáng)度提升雖然看起來(lái)是彼此互斥的設(shè)計(jì)概念，但實(shí)際上在新穎的材料科學(xué)挹注下，目前已有顯著的突破成果。

而觸控屏幕模塊的薄化基本要求，即于保護(hù)玻璃進(jìn)行薄化的效益最高，因?yàn)楸Ｗo(hù)玻璃的功能單純，若能有效薄化不但可以讓觸點(diǎn)偵測(cè)的條件更好，追蹤觸點(diǎn)的效能表現(xiàn)也能藉此提升，但麻煩的是玻璃材質(zhì)在薄化后于材料硬度與強(qiáng)度需要進(jìn)一步強(qiáng)化，才能滿足觸控屏幕大量壓按的使用情境，目前薄型化的保護(hù)玻璃在材料已有相當(dāng)大的進(jìn)展，玻璃硬度可以達(dá)到500～800MPa，應(yīng)用于智能型手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)材料質(zhì)量綽綽有余。

內(nèi)嵌式觸屏設(shè)計(jì) In-cell/On-cell各有優(yōu)劣

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解決完觸控模塊的保護(hù)玻璃材料強(qiáng)化與薄化需求，其實(shí)在顯示屏幕模塊內(nèi)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，也可收到積極薄化的設(shè)計(jì)效果，目前常見(jiàn)的電容式觸控屏幕內(nèi)部結(jié)構(gòu)薄化設(shè)計(jì)，主要有內(nèi)嵌式(In-cell)、On-cell及單片玻璃方案(OGS)等設(shè)計(jì)方式，以下將就三種方案進(jìn)行說(shuō)明。

目前較熱門(mén)的觸控顯示模塊薄化方向，以內(nèi)嵌式In-cell方案為主，在終端產(chǎn)品導(dǎo)入的廠商不乏國(guó)際大廠，如Apple、Samsung、sony ericsson等業(yè)者均有對(duì)應(yīng)產(chǎn)品導(dǎo)入內(nèi)嵌式In-cell方案觸屏設(shè)計(jì)方案。

以Apple的狀況是與LG Display(簡(jiǎn)稱(chēng)LGD)合作開(kāi)發(fā)In-cell面板元件，以供應(yīng)旗下iOS Device的產(chǎn)品應(yīng)用需求。Samsung的方向?yàn)椴捎镁?jiǎn)型In-cell設(shè)計(jì)方案、同時(shí)多方進(jìn)行In-cell的專(zhuān)利布局，并挾自身的半導(dǎo)體產(chǎn)制資源，積極開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)之觸控IC。

In-cell的技術(shù)方案目的，是要讓LCD的透光率提升、減輕背光輔助的功耗需求，不僅可讓產(chǎn)品的顯示質(zhì)量提升，也能因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、薄化使整個(gè)顯示模塊的厚度大減，達(dá)到積極為終端設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行薄化設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)目標(biāo)。

In-cell只是個(gè)概念，各家大廠的作法大多略有出入，而且為了規(guī)避In-cell不同技術(shù)概念的專(zhuān)利侵權(quán)問(wèn)題，大廠也挖空心思利用感應(yīng)層、驅(qū)動(dòng)層、導(dǎo)電膜不同的排布組合，一方面優(yōu)化In-cell面板的觸點(diǎn)偵測(cè)與追蹤效能、一方面提升In-cell面板的顯示質(zhì)量。

嵌入式觸控設(shè)計(jì)方法多元

而In-cell與On-cell有一定程度的技術(shù)重迭，其實(shí)In-cell與On-cell兩種方案，目的都是將電容觸控的感測(cè)設(shè)計(jì)與液晶面板集成的技術(shù)方案，In-cell為將觸控的感測(cè)機(jī)制嵌入至液晶的像素中，而On-cell的方法則較不同，為將觸控感測(cè)機(jī)制嵌入至LCD模塊的彩色濾光片基板、或是偏光板之間的作法，若就架構(gòu)來(lái)觀察，In-cell的技術(shù)難度較高，且較具薄化優(yōu)勢(shì)，置于On-cell方案則要視集成方式差異，會(huì)影響其觸控顯示模塊的薄化優(yōu)勢(shì)，但這兩種技術(shù)均持續(xù)進(jìn)化改良。

對(duì)In-cell方案來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛|控感測(cè)機(jī)制嵌入液晶核心，在制程與工法復(fù)雜度較高，導(dǎo)致終端產(chǎn)品的顯示屏模塊良率也因此受到影響，技術(shù)方案導(dǎo)入量廠初期，較大的挑戰(zhàn)在于改善產(chǎn)品的制程良率。相對(duì)的On-cell雖在材料優(yōu)勢(shì)略減，但僅需在彩色濾光片、偏光板間利用透明的感測(cè)圖案排列進(jìn)行觸點(diǎn)感測(cè)設(shè)計(jì)，制程相對(duì)簡(jiǎn)單許多，在良率問(wèn)題方面較In-cell容易解決許多，加上透明電極圖案排布的方式與制法技術(shù)持續(xù)升級(jí)，目前兩種嵌入式觸控技術(shù)方案的模塊差距越來(lái)越接近，而On-cell架構(gòu)在生產(chǎn)良率優(yōu)勢(shì)方面，讓整體模塊的生產(chǎn)成本表現(xiàn)較佳。以O(shè)n-cell應(yīng)用方案觀察，目前采行此技術(shù)較顯著的終端設(shè)計(jì)，即為Samsung AMOLED觸控屏幕模塊設(shè)計(jì)方案。

反觀In-cell即便在量產(chǎn)良率略顯劣勢(shì)，但直接的薄化優(yōu)勢(shì)與顯示效果提升效益，仍受到許多國(guó)際大廠青睞！象是Apple就在iPhone 5新款產(chǎn)品上導(dǎo)入In-cell觸控顯示模塊，透過(guò)面板的積極薄化與顯示效果優(yōu)化，為終端產(chǎn)品增加不少產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)，而也由于Apple iPhone就具一定程度的規(guī)模經(jīng)濟(jì)水平，在關(guān)鍵料件的采購(gòu)可在數(shù)量上具一定程度優(yōu)勢(shì)，可間接減少I(mǎi)n-cell架構(gòu)觸控顯示模塊在量產(chǎn)良率造成的成本問(wèn)題，除了Apple外，如Sony等一線智能型手機(jī)大廠，也相繼導(dǎo)入In-cell的顯示屏幕設(shè)計(jì)方案。